Terremoto: meglio edifici alti o edifici bassi?

Premetto che il contenuto di questo post non è rivolto a chi mastica di ingegneria strutturale visto l'approccio semplicistico utilizzato e l'analisi di un tema elementare per la scienza delle costruzioni.
Esiste una diffusa convinzione per cui un edificio alto è più pericoloso, in caso di un terremoto violento, rispetto ad un edificio basso. Le motivazioni alla base di questo comune sentimento sono essenzialmente due.

La prima discende da una semplice valutazione pratica: la distanza dall'uscita di un edificio basso è minore, per cui è facilitata la fuga.
La seconda, è essenzialmente legata alla banale assimilazione dell'edificio ad un castello di carte per cui più si sale in altezza più è probabile che un'azione esterna possa far crollate tutto.

Bene, dal punto di vista scientifico (teorico e pratico), la situazione è completamente opposta. Cerchiamo quindi di sfatare entrambe le convinzioni usando gli argomenti scientifici, cercando però di usare parole semplici e comprensibili a tutti.

La questione della "distanza" rispetto alla via di fuga è essenzialmente un inganno psicologico (a volte molto pericoloso). La scienza delle costruzioni insegna che il crollo di un edificio sotto un sisma violento può avvenire in due modi: duttile o fragile. La modalità fragile comporta un collasso repentino (non più di una ventina di secondi per un palazzo di cinque piani), normalmente dal basso verso l'alto. Il crollo duttile invece, comporta un collasso ritardato, preceduto da un danneggiamento grave e diffuso. È opportuno ricordare, al proposito, che le normative sismiche più evolute spingono con forza a progettare edifici che non abbiano comportamento fragile, ritenuto, va da se, il principale pericolo per la salvaguardia della vita.

In entrambi i casi quindi, l'avere a disposizione una corsa breve per l'uscita non cambia sostanzialmente il rischio per l'incolumità. Nel primo caso perché il tempo è comunque troppo ridotto per tentare una fuga. Nel secondo caso perché, anche se si avesse il tempo necessario per raggiungere l'uscita, ci si esporrebbe al rischio di essere travolti dagli elementi dell'edificio che va danneggiandosi (ecco perchè nei manuali di comportamento durante una scossa viene raccomandato di ripararsi sotto il tavolo).

Per spiegare invece l'argomento dell'altezza, c'è bisogno di invocare la dinamica delle strutture. La struttura portante di un edificio non è infatti assimilabile ad un castello di carte, ma ad un insieme complesso di elementi connessi tra loro che, se sottoposti ad un disturbo (quale è il sisma) si comportano deformandosi in  modo diverso a seconda di un parametro chiamato "frequenza propria di vibrazione".

L'accelerazione sismica che investirà l'edificio è strettamente dipendente da tale frequenza: più è bassa, meno forte sarà l'accelerazione sismica che investirà l'edificio. Orbene, a parità di condizioni, un edificio che si sviluppa in altezza possiede una frequenza propria molto bassa.
La conseguenza è che gli effetti di un sisma saranno molto più accentuati su una struttura bassa. Estremizzando quindi, in barba alla comune convinzione, un grattacielo è molto poco sensibile agli effetti di un terremoto. Per gli strutturisti dei grattacieli infatti, il terremoto è ritenuto un problema secondario rispetto ad altre sollecitazioni (in primis quelle causate dal vento), anche nelle zone sismiche più estreme quali Giappone e California.

Termino il post ricordando che le considerazioni fatte, per quanto scientificamente rigorose, non sono ovviamente esaustive di un problema complesso quale la progettazione sismica, e si rivolgono esclusivamente in chiave informativa, ai non addetti ai lavori.

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- DISCLAIMER: IL CONTENUTO DI QUESTO POST E' UNA RIFLESSIONE SU TEMI INERENTI L'INGEGNERIA E L'ARCHITETTURA. NON E' PERTANTO ASSIMILABILE AD UN ARTICOLO SCIENTIFICO NE' CONTIENE DISQUISIZIONI ESAUSTIVE SUGLI ARGOMENTI TRATTATI. L'AUTORE NON E' QUINDI RESPONSABILE DELL'UTILIZZO DEI CONTENUTI TRATTATI E DELLE RELATIVE CONCLUSIONI.-